考虑新能源高阶不确定性的交直流混联电网静态电压稳定裕度计算

随着大量新能源场站接入交直流混联电网,系统的静态电压稳定裕度(static voltage stability margin,SVSM)水平具有很大的不确定性,需要研究考虑新能源场站高阶不确定性的交直流混联电网SVSM计算方法。针对此问题,首先建立了交直流混联电网SVSM计算模型,模型中考虑了直流换流站控制方式随负荷增长的切换;采用概率盒模型描述风速与光照强度的随机波动,提出了改进区间半不变量法以获得更准确的SVSM概率盒,该方法通过K-means++聚类算法将随机变量样本划分为多个波动范围较小的样本集,以降低半不变量的线性化计算带来的误差;并结合Gram-Charlier级数展开和概率加权和计算得到考虑新能源场站高阶不确定性的系统SVSM概率盒。通过对修改的IEEE-39节点交直流系统和南方电网两个算例的分析,并与区间半不变量法和双层蒙特卡洛法比较,验证了所提出方法获得的SVSM概率盒具有较高的计算精度和效率。

基于全纯嵌入及帕德近似零极点侦测的电压稳定裕度评估算法

针对电力系统电压稳定裕度评估问题,在预测校正框架下,提出了基于全纯嵌入方法以及帕德近似零极点侦测的电压稳定裕度快速计算方法。算法主要步骤包括预测、步长选择、校正、帕德近似及其零极点计算。在预测和步长选择步骤,采用变步长可拓展全纯嵌入法实现其他运行工况下的电压值预测,并基于预测误差分析选择合适步长。在校正步骤,当预测电压达到设定误差限值后采用灵活全纯嵌入对电压进行校正,提升算法的收敛性;最后求取电压幂级数的帕德近似的最小零极点,以实现快速的电压稳定裕度计算。此外,通过预测步骤获得的发电机无功出力的幂级数,可预判发电机无功出力越限,实现节点类型的快速转换。在多个IEEE标准算例中进行测验并与常用的连续潮流方法进行对比,验证了算法的准确性及计算快速性。

基于累积贡献率和可解释人工智能的静态电压稳定裕度估计特征量筛选方法

利用海量量测数据估计大规模互联电网静态电压稳定裕度时,合理地选择输入量测信号和裕度估计算法是实现高质量裕度估计的基础。提出了一种基于累积贡献率和可解释人工智能的关键特征量筛选方法。给出了基于沙普利值加性解释理论可解释模型的输入特征贡献值量化方法,并依据贡献值大小对特征降序排列;采用基于累积贡献率增量的循环优化过程剔除冗余特征,形成关键特征子集;在系统关键特征优选的基础上,采用轻量梯度提升机算法实现静态电压稳定裕度在线估计。所提方法在保证估计精度的同时,大幅降低初始样本维度,解决特征过拟合问题,有效提升静态电压稳定裕度估计在线性能。基于WECC 3机9节点系统、IEEE 10机39节点系统以及IEEE 300节点系统的仿真分析验证了所提关键特征量筛选方法在电力系统静态电压稳定裕度估计中的有效性。

高比例新能源电力系统静态电压稳定裕度在线概率评估

新能源的随机性、波动性及弱调节特性给电力系统静态电压的安全及稳定性带来了挑战。针对此问题,提出一种考虑源荷双侧不确定性的高比例新能源电力系统静态电压稳定裕度在线概率评估方法。首先,基于新能源无功调节特性与传统机组的差异,分析了大量新能源替代传统机组对稳定裕度的影响。然后,分析了新能源出力不确定性对稳定裕度分布范围的影响,并建立源荷不确定性模型以生成典型场景。最后,为了应对新能源快速波动性给稳定裕度带来的影响,提出基于优化ELM-KDE的稳定裕度在线概率评估方法。利用优化极限学习机(extreme learning machine,ELM)预测典型场景稳定裕度并通过核密度估计(kernel density estimation,KDE)准确获得其概率分布函数。构建了静态电压稳定期望裕度和静态电压稳定风险度两个指标对结果进行表征。分别在New England 39和IEEE300节点系统进行了仿真测试,并将结果与传统蒙特卡洛方法计算结果对比,验证了所提方法的有效性。

考虑新能源不确定波动的交直流混联电网静态电压稳定裕度区间计算

随着新能源发电技术与直流输电技术在大电网中的广泛应用,需要提出含新能源的交直流混联电网静态电压稳定分析方法。为此,该文针对含常规直流输电和多端柔性直流输电的交直流混联电网,采用区间数描述新能源电站出力的不确定波动,建立了交直流混联电网静态电压稳定裕度(static voltage stability margin,SVSM)区间计算的2个双层最优潮流模型,即计算SVSM区间上界的min-min模型和计算SVSM区间下界的max-min模型。计算区间SVSM上界的min-min双层优化模型可直接合并为单层优化模型求解。计算SVSM区间下界的max-min模型需要先通过二阶锥松弛和凸包络松弛等方法将内层模型转化为凸规划模型,并通过对偶优化理论得到内层凸规划模型的对偶规划模型,进而转化为单层优化模型求解。通过对修改后的IEEE-39节点系统和南方电网2个交直流混联电网算例的计算分析,并与蒙特卡洛抽样法和拉丁超立方抽样法的计算结果比较,验证了所提出方法的正确性与高效性。

暂态电压稳定裕度计算方法综述

随着区域电网互联、新能源并网,电网规模不断扩大,暂态电压稳定问题日益突出。近年对于暂态电压稳定性评估问题,已取得了一定的进展,但对暂态电压稳定性的量化研究仍有欠缺。综述了现有关于暂态电压稳定量化评估的主流方法--临界故障切除时间计算法、负荷稳定指标计算法和二元表法。对比后总结了三种方法的主要特点、适用性和区分度,以期为运行调度人员直观了解电网的电压稳定程度、进行调度决策,提供足够的信息,为相关问题的研究人员提供有益借鉴。

实时环境下有功损耗及静态电压稳定裕度与功率因数角的关系

基于戴维南等效电路,推导一定有功模式下有功损耗及静态电压稳定裕度与功率因数角的关系解析表达式。在2维坐标系下构造出反映2者关系的实时运行域,并提出3个新指标,可用来快速预估节点无功补偿情况、指导无功优化目标的选择。采用量测值获得节点戴维南等效参数,即可清晰确定当前运行状态下各节点所需无功补偿情况及无功优化方向,从而弥补了传统方法实时应用中存在的系统规模过大、非线性模型不准确和计算速度慢等缺陷。IEEE 39节点系统仿真分析结果表明,所提方法简单、快速、有效,物理概念明确,不受网络规模、参数的影响,有实时应用前景。

基于相量测量的电压稳定裕度计算及减载方案

根据变电站实时测量的相量信息,计及数据量测误差,建立考虑等效电动势相角变化的外网最小二乘等值模型,求解精确的实时电压稳定裕度。提出一种基于实时电压稳定裕度的低压减载方案,建立了变电站紧急切负荷综合策略,实现在线动态计算切负荷量。设计了新型低压减载控制装置,软硬件平台设计采用标准化、模块化,通过高精度采样和实时数据处理,有效实现了提出的低压减载方案,保证了系统的安全稳定运行。

控制分区中含有多个先导节点的静态电压稳定裕度计算

提出考虑协调二级电压控制作用的静态电压稳定裕度计算最优潮流模型,重点解决各控制分区中含有多个先导节点的问题。模型中引入无功出力因子促使发电机无功出力裕度最大,引入多个互补约束方程来保证控制分区中的全部先导节点的电压都维持在设定值附近。优化模型的求解采用原对偶内点法,并在求解过程中使用稀疏技术加快计算速度。最后,对IEEE 39节点测试系统进行静态电压稳定裕度计算,结果表明,控制分区中含有多个先导节点能够提高系统的静态电压稳定性和系统在电压崩溃前的电压水平。

考虑静态电压稳定裕度的配电系统无功补偿优化配置

无功补偿优化配置的目的就是在保证系统运行的安全性和电能质量要求的前提下,实现投资费用的最小。本文用最大、最小、一般负荷运行方式和故障运行方式近似代替规划时期的运行状况,建立了以年电能损失费用与折合为等年值的新增无功补偿设备的投资费用之和最小为目标,同时考虑最大、最小、一般负荷运行方式及故障运行方式的无功规划模型。为了减少计算工作量,把这一整体问题分解为四个子优化模型,在故障方式时兼顾系统运行的安全性和静态电压稳定性约束。各个子模型用最大负荷损耗时间来协调统一,实现整体最优。它既避免了只考虑单一负荷方式的片面性,同时又提高了静态电压稳定裕度和减少了计算工作量。对于无功补偿容量的确定是结合在辐射状系统的潮流计算过程中进行的,方法简单。算例结果表明,该方法技术上可行且具有较好的经济性。

考虑分级电压控制作用的静态电压稳定裕度计算

提出了一种分级电压控制条件下静态电压稳定裕度的计算模型,所计算出的稳定裕度代表一次三次电压控制周期内系统由初始点到达临界点所能增加的最大负荷。该模型通过引入先导节点电压和区域无功水平的相关等式约束来反映分级电压控制作用,并引入互补约束来处理由发电机无功出力达到极限所引起的发电机节点与先导节点的节点类型转换问题。对该模型运用预测校正原对偶内点法求解,分别计算了IEEE39节点系统在三种负荷增长模式下实施分级电压控制前后的稳定裕度,并分析了实施分级电压控制的一种特定情况下临界点时系统各先导节点的状况,计算分析结果表明了该模型的合理性。

基于遗传禁忌混合算法的静态电压稳定裕度计算

提出一种基于遗传禁忌混合算法的静态电压稳定裕度计算的新方法.该方法将全局搜索能力强的遗传算法和局部搜索能力强的禁忌搜索算法结合在一起,通过改进的连续潮流法计算,可快速而准确地获取系统最大静态电压稳定裕度,并在一定程度上弥补遗传算法和禁忌搜索算法单独使用的不足.应用该混合算法对IEEE14节点系统进行仿真计算,验证了该方法可行且有效.

MLRM法预估含风电场系统静态电压稳定裕度

对含风电场的复杂电网,计及负荷及风电场出力的随机性,快速预测电网稳定性有利于电力系统安全运行,并为电网调度提供参考。多元线性回归法(MLRM)可在离线计算的基础上,利用离线计算结果快速、在线预估电网的静态电压稳定性。具体过程是:基于连续潮流,采用蒙特卡罗仿真法离线计算系统静态电压稳定裕度(SVSM)真值,作为SVSM预估样本空间;采用MLRM建模,将影响系统电压的发电机节点无功备用作为解释变量,蒙特卡罗法所得SVSM为被解释变量,建立多元线性回归方程,求得回归系数;在线预估系统SVSM。对接入风场的改进IEEE-14及IEEE-118算例进行仿真计算,结果说明了MLRM方法用于在线预估电网静态电压稳定的有效性。

用于提高电压稳定裕度的发电机无功出力管理

电力系统电压稳定裕度大小与系统无功储备相联系,研究了通过管理系统发电机的无功出力来提高系统的电压稳定裕度。把重新安排系统无功出力形成一个优化问题,采用伪梯度进化算法(PGEP)寻求全局的最优解,在搜索过程中利用模式分析技术指导寻优方向。对新英格兰10机39节点系统的仿真分析表明,与常规进化算法(SEP)相比,所提出的方法具有更快的收敛速度与更好的寻优能力,能够增加系统的无功储备,同时减少系统的有功及无功损耗,在不增加新设备及不改变系统有功分布的情况下使系统的电压稳定裕度得到明显提高。

基于相量测量的电压稳定裕度在线评估

超高压、大容量、远距离电能的传输和电力市场化等因素使电压稳定问题成为严重威胁电力系统安全稳定的主要隐患之一,研究一种快速、可靠的电压稳定裕度在线评估方法是十分必要的。提出了一种基于相量测量装置的电压稳定裕度在线评估策略,该方法根据电力系统在重负荷情况下网损增长率特性确定电压稳定裕度评估指标,利用相量测量装置提供的节点相量信息可以快速实现电压稳定裕度的在线评估。IEEE39节点算例仿真验证了该方法的正确性和有效性。在相量测量装置不断推广的情况下,该方法对实现电压稳定的在线监控具有一定的现实意义。

动态连续潮流与自适应混沌粒子群结合计算静态电压稳定裕度

提出一种动态连续潮流(Dynamic Continuation Power Flow,DCPF)与自适应混沌粒子群优化算法(Adaptive Chaotic Particle Swarm Optimization,ACPSO)结合求取系统最大静态电压稳定裕度的方法。该方法以静态电压稳定裕度最大为目标函数,针对连续潮流在处理不平衡功率上存在不足,将动态潮流算法引入到连续潮流模型中,根据发电机和负荷的静态频率特性分配系统的不平衡功率,建立DCPF模型;用DCPF计算每一组控制变量对应的静态电压稳定裕度;用ACPSO进行最优控制变量组合的搜索,求取最大静态电压稳定裕度;ACPSO算法通过将混沌算法引入到粒子群优化中,克服单纯粒子群优化算法计算速度慢、有时易陷入局部最优解的缺点。算例验证了该算法的有效性。

动态连续潮流与改进捕鱼算法结合计算静态电压稳定裕度

目标函数为系统的最大静态电压稳定裕度。针对经典连续潮流法在不平衡功率分配原则上存在的不足,提出将两种适用于动态潮流分析的方法与连续潮流法结合,建立动态连续潮流模型,即根据有调节能力的发电机转子转动惯量与节点的工频静特性系数按比例分担由于负荷水平增加而产生的有功功率不平衡量;引入罚函数法解决状态变量越限问题;为寻求控制变量的最优组合,解决优化过程易陷入局部最优的问题,引入基于模拟渔夫捕鱼的智能算法及其改进算法。通过IEEE6,IEEE30标准节点系统进行计算和仿真。算例验证了模型的有效性。

基于免疫算法的电压稳定裕度计算

提出一种求解电压稳定裕度的新算法——免疫算法。该算法模仿人体的免疫系统,将搜索空间的解作为抗体,依据抗原与抗体的亲和性以及抗体之间的亲和性对解进行评价和选择,由于具有多样性记忆单元的存在,有效地克服了确定性算法中解易陷入局部极值的缺点,能快速搜索到全局最优解,并求得电压稳定裕度的最大值。应用该算法对IEEE14节点和IEEE57节点系统进行仿真计算,获得了较原-对偶内点算法至少增加10%的稳定裕度。

基于代价函数BP网络的电压稳定裕度计算

针对电压稳定裕度问题,提出一种基于BP网络的新算法——代价函数BP网络法,该方法采用动态的BP网络对非线性电力系统的潮流进行在线学习、训练,最后计算得出电压稳定裕度。改进过程是将Frobenius范数的平方作为标准误差值,且利用回归分析将相关系数按照大小排列,删除相关程度小的数据,这样有效地减少了BP网络输入维数,提高了算法的计算速度。最后以IEEE39节点系统为例,准确计算出了系统的电压稳定裕度,表明该算法的准确性。

综合灵敏度和静态电压稳定裕度的直流受端交流系统电压薄弱区域评估方法

提出综合无功-电压灵敏度与静态电压稳定裕度的直流受端交流系统电压薄弱区域评估方法,并在灵敏度及静态电压稳定计算中计及了负荷静态电压特性。以计及负荷静态电压特性的交直流电力系统潮流方程为基础,计算交流节点电压相对于直流落点无功功率的灵敏度;基于连续潮流法,计算计及负荷静态电压特性的直流受端交流系统静态电压稳定裕度,综合这2个指标识别电压薄弱区域。并进一步地比较了不同ZIP负荷占比、不同直流控制方式对直流落点近区交流系统电压薄弱区域评估的影响。